JP6749177B2 - 電磁弁装置 - Google Patents

Description

本発明は、弁通路を開閉する電磁弁装置に関する。

弁通路を開閉する電磁弁装置として、電磁開閉弁及び電磁調圧弁等が知られており、その一例として特許文献１の燃料噴射弁がある。特許文献１の燃料噴射弁では、針弁のプランジャがスプリングによって閉弁方向に付勢されている。また、プランジャには、２つの電磁石が設けられている。第１電磁石は、その電気コイルに電流が流されることでプランジャを開弁方向に吸引し、第２電磁石は、その電気コイルに電流が流されるとプランジャを閉弁方向に吸引するようになっている。燃料噴射弁では、閉弁状態において第１電磁石及び第２電磁石の電気コイルに通電が開始されており、開弁時に第２電磁石の電気コイルに対する通電を停止して、弁体を引き上げるようになっている。

特開２０００−２１６３号公報

特許文献１の燃料噴射弁では、閉弁状態において第２電磁石の電気コイルに通電が開始されており、プランジャは、スプリングの付勢力と共に第２電磁石の励磁力によって閉弁方向に押されている。従って、閉弁状態において、第２電磁石に常時電流を流し続けることによって、一次側空間の気密性を確保することができる。

しかし、第２電磁石に常時電流を流し続けると、当然のごとく消費エネルギーが大きくなる。そのような事態を回避すべく、付勢ばねの付勢力を大きくすることが考えられる。他方、付勢ばねの付勢力を大きくすると、消費エネルギーを抑えることは可能であるが、開弁時において第１電磁石が発生すべき励磁力が大きくなる。そうすると、第１電磁石の電気コイルの巻き数等が大きくなり、第１電磁石が大型化する。

そこで本発明は、ソレノイドを大型化させることなく一次ポート側の空間の気密性を確保することができる電磁弁装置を提供することを目的としている。

本発明の電磁弁装置は、一次ポートと二次ポートとを繋ぐ弁通路を有するハウジングと、前記ハウジング内に設けられ、前記弁通路を閉じる閉位置と前記弁通路を開く開位置との間で移動して前記弁通路を開閉する弁体と、前記弁体を前記閉位置の方に付勢する第１付勢ばねと、電流が流されると、前記第１付勢ばねの付勢力に抗して前記弁体を前記開位置の方へと移動させる制御用ソレノイドと、前記第１付勢ばねと別に設けられ、前記弁体を閉位置の方に付勢する第２付勢ばねと、電流が流されると、前記弁体に対する前記第２付勢ばねの付勢を小さくする補助用ソレノイドとを有するものである。

本発明に従えば、第１付勢ばねの付勢に加えて第２付勢ばねの付勢によってより強固に弁通路が閉じられる。これにより、弁通路における一次ポート側の空間の気密性を向上させることができ、一次ポート側の空間から二次ポート側の空間に流体が漏れ出ることを防ぐことができる。他方、弁通路を開いて一次ポートから二次ポートに流体を流す際には、補助用ソレノイドに電流を流して補助用ソレノイドによって弁体に対する第２付勢ばねの付勢を小さくする、即ち弁体に作用する閉弁力を小さくすることができる。これにより、制御用ソレノイドは、補助用ソレノイドがない場合に比べて小さな力で弁体を開位置の方に動かすことができ、制御用ソレノイドの大型化を抑制することができる。

上記発明において、前記補助ソレノイドは、前記弁体に対する前記第２付勢ばねの付勢を解除するようになっていてもよい。

本発明に従えば、補助用ソレノイドに電流を流すことによって弁体に対する第２付勢ばねの付勢を解除することができる。これにより、制御用ソレノイドは、第２付勢ばねの付勢を最大限に小さく（即ち、ゼロ）した状態で弁体を開位置の方に動かすことができる。

上記発明において、前記弁体は、所定方向に延在し、前記制御用ソレノイドは、前記弁体の前記所定方向一方側に位置し、前記弁体を前記所定方向他方側に押して前記開位置の方に移動させ、前記第２付勢ばねは、前記補助用ソレノイドを介して前記弁体を前記所定方向一方側に付勢して前記閉位置の方に移動させ、前記補助用ソレノイドは、前記弁体の前記所定方向他方側に位置し、前記弁体から離されて前記第２付勢ばねの付勢を解除してもよい。

上記構成に従えば、電磁弁装置がハウジングに対して軸線方向一方側又は他方側だけに延伸することを抑制することができる。

上記発明において、前記補助用ソレノイドは、固定磁極と、可動鉄心である付勢ロッドと、ソレノイドコイルとを有し、前記付勢ロッドは、前記固定磁極に対して前記閉位置の方に離して配置され且つ前記第２付勢ばねに付勢されて前記弁体を前記閉位置の方に押すようになっており、前記ソレノイドコイルは、電流が流されると、前記固定磁極及び前記付勢ロッドを励磁させて前記固定磁極に前記付勢ロッドを吸着させて付勢を解除するようになっていてもよい。

上記構成に従えば、固定磁極が付勢ロッドを吸着することによって第２付勢ばねの付勢を解除する。固定磁極が付勢ロッドを吸着した後は低い電流値でも吸着状態を保持できるので、付勢解除時における補助用ソレノイドの消費電力は、電流に応じた励磁力を発生させる電磁比例ソレノイドを補助用ソレノイドに採用した場合に比べて低く抑えることができる。

上記発明において、前記制御用ソレノイドは、そこに流された電流の値に応じた励磁力で前記弁体を押す電磁比例ソレノイドであってもよい。

上記構成に従えば、制御用ソレノイドによって弁体の位置を制御することができるので、二次ポート側に流れる二次圧の圧力を調整することができる。

上記発明において、前記第２付勢ばねは、前記付勢ロッド及び前記固定磁極との間に配置されていてもよい。

上記構成に従えば、第２付勢ばねが固定磁極と付勢ロッドとの間に配置されて、補助用ソレノイドに内蔵されている。それ故、弁体を閉位置の方に付勢する機能、及び弁体に当接する初期位置に付勢ロッドを復帰させる機能の両方の機能を第２付勢ばねに持たせることができる。これにより、部品点数を削減することができる。

本発明によれば、ソレノイドを大型化させることなく一次側空間の気密性を確保することができる。

本発明の実施形態に係る電磁弁装置の構成を示す断面図である。 図１の電磁弁装置に備わる制御弁機構の構成を示す断面図である。 図１の電磁弁装置に備わる制御用ソレノイドの構成を示す断面図である。 図１の電磁弁装置に備わる補助用ソレノイドの構成を示す断面図である。

以下、本発明に係る実施形態の電磁弁装置１について図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる方向の概念は、説明する上で便宜上使用するものであって、発明の構成の向き等をその方向に限定するものではない。また、以下に説明する電磁弁装置１は、本発明の一実施形態に過ぎない。従って、本発明は実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で追加、削除、変更が可能である。

［電磁弁装置］
図１に示す電磁弁装置１は、機器間を繋ぐ通路を開閉すると共に、その通路を流れる流体（例えば、ガスであっても液体であってもよい）の圧力を調整して下流側の機器に供給するものである。更に詳細に説明すると、電磁弁装置１は、ノーマルクローズ形の電磁比例弁装置であり、そこに流れる電流の値に応じて流体の圧力を調整するようになっている。また、電磁弁装置１は、そこに流れていた電流を止めることによって通路を閉じて流体が下流側の機器に供給されないようにしている。このように構成される電磁弁装置１は、制御弁機構２と、制御用ソレノイド３と、補助用ソレノイド４と、閉弁用ばね５とを備えている。

＜制御弁機構＞
図２に示す制御弁機構２は、そこを通る流体の圧力を調整するための部位であり、ハウジング１１と、弁体１２と、固定部材１３と、ばね受け部材１４と、制御用ばね１５と、２つのシール部材１６，１７とを有している。ハウジング１１は、詳述しないが図２に示すように複数の部分から成り、予め定められた軸線Ｌ１に沿って延在している。また、ハウジング１１は、一次ポート２１と、二次ポート２２と、弁体孔２３とを有しており、一次ポート２１は、例えば高圧タンクのような貯留装置に繋がり、また二次ポート２２は、燃料電池やエンジン等の流体消費機器に接続されている。これら２つのポート２１，２２は、ハウジング１１の軸線方向一端から順に一次ポート２１及び二次ポート２２と形成されている。また、これら２つのポート２１，２２は、共に弁体孔２３に繋がっている。

弁体孔２３は、軸線Ｌ１に沿って延びており、ハウジング１１を軸線方向（即ち、軸線Ｌ１に沿う方向）に貫通している。また、弁体孔２３は、軸線方向一方側の領域において一次ポート２１及び二次ポート２２と繋がっており、その領域が弁通路２４を構成している。弁通路２４は、一次ポート２１側に比べて二次ポート２２側が小径に形成されている。即ち、ハウジング１１の内周面には、弁通路２４の一次ポート２１側の部分と二次ポート２２側の部分とが繋がる箇所において段差が形成されており、その段差が弁座２５を形成している。更に、弁体孔２３には、弁座２５に着座するように弁体１２が挿通されている。

弁体１２は、大略円柱状になっており、その軸線に沿って延在して長尺に形成されている。このような形状を有する弁体１２は、軸線Ｌ１に沿って弁体孔２３に挿通され、所定方向である軸線方向に延在している。また、弁体１２の中間部分の外径は、弁体孔２３の中間部分の孔径と略同一になるように形成されており、弁体１２の中間部分がハウジング１１の内周面によって摺動支持されている。また、弁体１２の軸線方向一端側部分には、スラスト軸受１８が外装されており、弁体１２は、スラスト軸受１８を介してハウジング１１の内周面に支持されている。このように弁体１２は、少なくとも２カ所にてハウジング１１に支持されており、軸線方向一方及び他方に摺動できるようになっている。

また、弁体１２は、軸線方向一方側の部分に比べて軸線方向他方側の部分が大径に形成されており、弁座２５に対応する部分である弁部１２ａがテーパ状に形成されている。即ち、弁部１２ａは、軸線方向一方側から他方側に向かって拡径するように形成されている。このような形状を有する弁部１２ａは、弁体１２が軸線方向一方に動いて閉位置に達すると弁座２５に着座し、また弁体１２が閉位置から軸線方向他方に移動することによって弁座２５から離れて弁通路２４を開く。このように弁体１２は、弁通路２４を開く開位置と閉位置と間を移動して、弁通路２４を開閉するようになっている。また、弁体１２には、その軸線方向他端部付近に固定部材１３が設けられている。

固定部材１３は、大略有底円筒状に形成されており、その軸線周りに内孔である嵌合孔部１３ａを有している。嵌合孔部１３ａには、弁体１２の軸線方向他端部が嵌合されている。固定部材１３の外周面には、周方向全周にわたってフランジ部１３ｂが形成されており、フランジ部１３ｂは、半径方向外方に向かって突出している。また、ハウジング１１は、軸線方向他方側においてフランジ部１３ｂと対向する位置に内側端面を有しており、その内側端面にばね受け部材１４が配置されている。ばね受け部材１４は、大略円環状に形成されており、固定部材１３に対して軸線方向他方側に離して配置されている。これにより、固定部材１３とばね受け部材１４との間に間隔が空いており、それらの間に制御用ばね１５が配置されている。

第１付勢ばねの一例である制御用ばね１５は、いわゆる圧縮コイルばねであり、圧縮された状態で固定部材１３とばね受け部材１４と間に配置されている。即ち、制御用ばね１５は、軸線方向一端部が固定部材１３に当接し、軸線方向他端部がばね受け部材１４に当接している。このように配置される制御用ばね１５は、固定部材１３を介して弁体１２を軸線方向一方、即ち閉位置の方へと付勢している。

このように、弁体孔２３の軸線方向他方側には固定部材１３及び制御用ばね１５が配置されている。これらを収容すべく、弁体孔２３の軸線方向他方側は弁体孔２３の中間部分より大径に形成されている。即ち、弁体孔２３の軸線方向他方側には、拡径している空間２６が形成されている。また、ハウジング１１には、圧力帰還通路２７が形成されており、圧力帰還通路２７によって空間２６（より詳細には、後述する圧力帰還室２６ｂ）と二次ポート２２とが繋がっている。これにより、二次ポート２２を流れる流体圧、即ち二次圧が空間２６に導かれる。また、空間２６には、第１シール部材１６が収容されている。

第１シール部材１６は、ダイヤフラム型のシール部材であり、その外周縁がハウジング１１に固定されている。また、第１シール部材１６は、その中心付近に凹部１６ａを有しており、凹部１６ａは、軸線方向他方側に凹んでいる。凹部１６ａには、弁体１２の軸線方向他端部が入れられており、この状態で凹部１６ａに固定部材１３が被せられている。これにより、第１シール部材１６の凹部１６ａが弁体１２と固定部材１３とによって挟持されている。また、第１シール部材１６は、凹部１６ａの周りに大略円環状の凸部１６ｂが形成されている。凸部１６ｂは、軸線方向一方側に突出するように形成されている。

このような形状を有する第１シール部材１６は、空間２６を２つの部屋、具体的には大気開放室２６ａ及び圧力帰還室２６ｂに分け、大気開放室２６ａと圧力帰還室２６ｂとの間を流体が行き来できないようにしている。大気開放室２６ａは、空間２６の軸線方向他方側にある部屋であり、弁体孔２３の中間部分に繋がっている。また、弁体孔２３の中間部分には、弁通路２４側に第２シール部材１７が設けられている。第２シール部材１７は、弁体１２の中間部分とハウジング１１の内周面との間に介在しており、弁体孔２３の中間部分と弁通路２４との間で流体が行き来できないように封止している。これにより、大気開放室２６ａが圧力帰還室２６ｂ及び弁通路２４から隔離されている。他方、ハウジング１１には、大気開放通路２８が形成されており、大気開放室２６ａは、大気開放通路２８によって大気と繋がり、大気開放室２６ａが大気圧に維持されている。また、第１シール部材１６に対して大気開放室２６ａの反対側には、圧力帰還室２６ｂが形成されている。

圧力帰還室２６ｂは、空間２６の軸線方向他方側にある部屋であり、そこに二次圧が満たされるようになっている。即ち、圧力帰還室２６ｂは、前述する圧力帰還通路２７を介して二次ポート２２に繋がっており、圧力帰還室２６ｂに二次圧が導かれるようになっている。第１シール部材１６は、圧力帰還室２６ｂに導かれる二次圧を受圧し、その受圧面積及び二次圧に応じた荷重を弁体１２が閉位置の方に受けるようになっている。これにより、弁体１２が二次圧に応じて閉位置の方へと移動する。

このように弁体１２は、制御用ばね１５によって付勢され、且つ第１シール部材１６が圧力帰還室２６ｂの二次圧を受圧することによって閉位置の方へと押されている。これにより、弁体１２の弁部１２ａが弁座２５に着座し、弁通路２４が閉じられている。また、弁通路２４を開けてその開度を調整すべく、ハウジング１１の軸線方向一端部には、制御用ソレノイド３が設けられている。

＜制御用ソレノイド＞
図３に示す制御用ソレノイド３は、いわゆる電磁ソレノイドであり、軸線Ｌ１に沿って配置されている。制御用ソレノイド３は、弁体１２の軸線方向一方側に配置されており、流される電流に応じた励磁力を生じて弁体１２を開位置の方へ押すようになっている。制御用ソレノイド３は、連結部材３０と、ソレノイドコイル３１と、スペーサ３２と、キャップ部材３３と、可動鉄心３４と、押付ロッド３５と、復帰用ばね３６とを有している。連結部材３０は、大略円筒状に形成されており、その軸線方向他方側の開口端をハウジング１１の軸線方向一端に突合せるようにしてハウジング１１に取付けられている。他方、連結部材３０の軸線方向一方側の部分には、ソレノイドコイル３１が外装されている。

ソレノイドコイル３１は、大略有底円筒状に形成されており、ケーシング３１ａと、ボビン３１ｂと、コイル線３１ｃとを有している。ケーシング３１ａは、大略有底円筒状に形成されており、その中にボビン３１ｂが収容されている。ボビン３１ｂは、大略円筒状に形成されている本体部分を有し、本体部分の軸線方向両側にフランジが形成されている。ボビン３１ｂの本体部分には、２つのフランジの間においてコイル線３１ｃが巻き付けられており、コイル線３１ｃには、図示しない制御装置が接続されている。なお、制御装置は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の他、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を有している（いずれも図示せず）。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラム、各種固定データ等が記憶されている。ＣＰＵが実行するプログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の各種記憶媒体に保存されており、これらの記憶媒体からＲＯＭにインストールされる。ＲＡＭには、プログラム実行時に必要なデータが一時的に記憶される。

このように構成されるソレノイドコイル３１は、ケーシング３１ａの開口端をハウジング１１の方に向けた状態で連結部材３０に外装されている。また、ソレノイドコイル３１は、その開口端をハウジング１１の軸線方向一端から離して配置されており、ソレノイドコイル３１とハウジング１１との間には、スペーサ３２が介在している。また、ソレノイドコイル３１のケーシング３１ａの底部には、挿通口３１ｄが形成されており、挿通口３１ｄを塞ぐようにケーシング３１ａにキャップ部材３３が設けられている。

キャップ部材３３は、有底筒状に形成されており、その開口端を連結部材３０に向け且つキャップ部材３３の軸線方向一方側の部分を挿通口３１ｄから突出させるようにしてケーシング３１ａに設けられている。また、キャップ部材３３は、非磁性材料から成る筒状部材４０を連結部材３０との間に介在させて。連結部材３０から離して配置されている。また、キャップ部材３３の軸線方向一方側の部分には固定用ナット３７が設けられている。固定用ナット３７は、キャップ部材３３の外周部に螺合されており、その軸線回りに一方向及び他方向に回すことができるようになっている。また、固定用ナット３７を回すことによって、キャップ部材３３がケーシング３１ａに対して軸線方向一方及び他方に相対変位するようになっている。また、キャップ部材３３内には、可動鉄心３４が収容されている。

可動鉄心３４は、大略円筒状に形成されており、キャップ部材３３の内周面によって摺動可能に支持されている。また、可動鉄心３４の軸線方向他方側の端面は、連結部材３０に対向するように配置されており、ソレノイドコイル３１のコイル線３１ｃに電流を流すと可動鉄心３４に励磁力が作用して、可動鉄心３４が連結部材３０の方へと吸引されるようになっている。このような機能を有する可動鉄心３４には、押付ロッド３５が挿通されている。

押付ロッド３５は、大略円柱状に形成されている長尺の部材であり、その中間部分が可動鉄心３４を挿通している。即ち、押付ロッド３５の軸線方向両側の部分、即ち基端側部分及び先端側部分が可動鉄心３４から突出しており、押付ロッド３５の基端側部分は、キャップ部材３３の底部付近まで延びている。また、押付ロッド３５の基端側部分には、スラスト軸受３８が外装されており、押付ロッド３５の基端側部分は、スラスト軸受３８を介してキャップ部材３３の内周面に支持されている。他方、押付ロッド３５の先端側部分は、連結部材３０の内孔に挿通されている。また、押付ロッド３５の先端側部分には、スラスト軸受３９が外装されており、押付ロッド３５の先端側部分は、スラスト軸受３９を介して連結部材３０の内周面に支持されている。

このように押付ロッド３５は、スラスト軸受３８，３９を介してキャップ部材３３及び連結部材３０に夫々支持され、スラスト軸受３８，３９によって軸線方向一方及び他方に移動できるようになっている。また、押付ロッド３５は、その軸線が軸線Ｌ１と略一致するように配置されている。同様に、制御弁機構２の弁体１２もまた、その軸線が軸線Ｌ１と略一致するように配置されている。また、弁体１２の軸線方向一端部は、ハウジング１１から突出して連結部材３０の内孔まで達している。これにより、押付ロッド３５の先端と弁体１２の軸線方向一端とが対向するようになっている。更に、押付ロッド３５の先端と弁体１２の軸線方向一端とを当接させるべく、可動鉄心３４には、復帰用ばね３６が設けられている。

復帰用ばね３６は、いわゆる圧縮コイルばねであり、可動鉄心３４とキャップ部材３３との間に介在させるように設けられている。更に詳細に説明すると、可動鉄心３４は、その軸線方向一方側の端部にばね受け凹部３４ａを有している。また、キャップ部材３３には、ばね受け凹部３４ａに対向する位置にばね受け部３３ａを有している。即ち、ばね受け凹部３４ａ及びばね受け部３３ａが軸線方向に互いに対向するように位置しており、これらの間に復帰用ばね３６が圧縮された状態で介在している。これにより、復帰用ばね３６によって可動鉄心３４が軸線方向他方側に付勢されている。また、可動鉄心３４及び押付ロッド３５は、互いに軸線方向に相対移動不能に構成されている。これにより、復帰用ばね３６の付勢力が可動鉄心３４を介して押付ロッド３５に作用し、押付ロッド３５の先端が弁体１２に押し付けられて当接するようになっている。

このように構成される制御用ソレノイド３は、ソレノイドコイル３１に電流が流されると、流された電流に応じた励磁力によって可動鉄心３４が連結部材３０側に吸引される。これにより、押付ロッド３５が可動鉄心３４によって軸線方向他方に引っ張られ、弁体１２が前記励磁力に応じた力で開位置の方へと押される。押されることによって弁体１２の弁部１２ａが弁座２５から離れ、弁通路２４が開く。これにより、一次ポート２１に導かれる流体が弁通路２４を通って二次ポート２２に導かれる。

また、弁体１２は、復帰用ばね３６の付勢力に励磁力を加えた制御用ソレノイド３の押圧力によって軸線方向他方に押され、また圧力帰還室２６ｂの二次圧及び制御用ばね１５の付勢力を受けて軸線方向一方に押されている。即ち、制御用ソレノイド３の押圧力と、圧力帰還室２６ｂの二次圧及び制御用ばね１５の付勢力とが互いに抗するように弁体１２に作用しており、弁体１２は、押圧力、二次圧、及び付勢力を含む、弁体１２に作用する力が釣り合う位置に移動する。これにより、弁体１２の位置に応じた開度で弁通路２４を開く。より詳細には、制御用ソレノイド３の押圧力であり、制御用ソレノイド３に流された電流の値に応じた開度で弁通路２４が開く。

例えば、制御用ソレノイドの押圧力（即ち、励磁力）が略一定の状態で二次圧が低下すると、弁体１２を軸線方向一方に押す力が小さくなるので、弁体１２が軸線方向他方に移動する。そうすると、弁通路２４の開度が大きくなり、二次圧が昇圧される。これにより、弁体１２を軸線方向一方に押す力が大きくなり、弁体１２に作用する力が再び釣り合うようになる。他方、二次圧が増加すると、弁体１２を軸線方向一方に押す力が大きくなるので、弁体１２が軸線方向一方に移動する。そうすると、弁通路２４の開度が小さくなり、二次圧が降圧される。これにより、弁体１２を軸線方向一方に押す力が小さくなり、弁体１２に作用する力が再び釣り合うようになる。

このように、弁体１２は、二次圧が変動した際にそれに応じて移動し、弁通路２４の開度を調節する。これにより、低下した二次圧が昇圧し、又は上昇した二次圧が降圧しても制御用ソレノイド３の押圧力に応じた一定圧力（即ち、制御用ソレノイド３に流す電流に応じた一定圧力）に戻すことができる。

他方、復帰用ばね３６の付勢力は制御用ばね１５の付勢力より小さく設定されている。それ故、制御用ソレノイド３に流す電流を止めると、弁体１２を軸線方向他方に押す力より軸線方向一方に押す力が大きくなり、弁体１２が軸線方向一方に移動して閉位置に達する。これにより、弁体１２の弁部１２ａが弁座２５に着座し、弁通路２４が閉じられる。この際、弁部１２ａを弁座２５に押し付ける力が小さいと弁通路２４の一次ポート側の空間（即ち、一次側空間）の気密性が低下する。他方、弁部１２ａを弁座２５に押し付ける力を大きくすると、弁体１２を開位置の方に動かして弁通路２４を開く際に前記押し付ける力に抗して大きな力が必要となる。このような事態を鑑みて、電磁弁装置１は、補助用ソレノイド４及び閉弁用ばね５を備えている。

＜補助用ソレノイド及び閉弁用ばね＞
図４に示すように補助用ソレノイド４は、制御弁機構２の軸線方向他方側、本実施形態においてハウジング１１の軸線方向他端部に設けられている。補助用ソレノイド４は、いわゆるＯＮ／ＯＦＦ型の電磁ソレノイドであり、弁体１２の軸線方向他方側に設けられており、電流の流れの有無に応じて作動及び停止するようになっている。このような機能を有する補助用ソレノイド４は、軸線Ｌ１に沿って配置されており、ソレノイドコイル４１と、固定磁極４２と、ガイド部材４３と、付勢ロッド４４と、プレート４６とを有している。

ソレノイドコイル４１は、大略有底筒状に形成されており、ケーシング４１ａと、ボビン４１ｂと、コイル線４１ｃとを有している。ケーシング４１ａは、大略有底円筒状に形成されており、その開口端がハウジング１１の方に向けられている。また、ハウジング１１の軸線方向他端部には、軸線方向他方側に突出する凸部１１ａが軸線Ｌ１周りに形成されており、凸部１１ａを開口端に嵌めることによってケーシング４１ａがハウジング１１の軸線方向他端部に取付けられている。このように取付けられるケーシング４１ａの中には、ボビン４１ｂと、磁性材料からなるプレート４６が収容されている。

ボビン４１ｂは、大略円筒状に形成されている本体部分を有し、本体部分の軸線方向両側にフランジが形成されている。ボビン４１ｂの本体部分には、２つのフランジの間においてコイル線４１ｃが巻き付けられており、コイル線４１ｃには、図示しない制御装置が接続されている。また、ボビン４１ｂの内孔には、固定磁極４２及びガイド部材４３が軸線方向一方側及び他方側に離して夫々嵌合されている。

固定磁極４２は、磁性材料から成り、大略円柱状に形成されている。固定磁極４２は、ボビン４１ｂの内孔の軸線方向他方側に配置され、ケーシング４１ａの内側の端面に当接している。また、固定磁極４２は、開口をハウジング１１の方に向けられており、その方向の先にガイド部材４３が配置されている。即ち、ガイド部材４３は、ボビン４１ｂの内孔の軸線方向一方側に配置され、ハウジング１１の凸部１１ａの端面に当接している。このように、固定磁極４２及びガイド部材４３は、軸線方向に互いに離して配置されており、非磁性材料から成る筒状部材４５によってその間隔が保たれている。このように配置されているガイド部材４３は、大略円筒状に形成されており、その内孔に付勢ロッド４４が挿入されている。

可動鉄心である付勢ロッド４４は、大略円柱状に形成される長尺の部材であり、その軸線方向一端側の部分、即ち先端側部分がガイド部材４３から突出している。また、ハウジング１１の軸線方向他端側部分（凸部１１ａを含む）には、ガイド部材４３の内孔に対応する位置に貫通孔１１ｂが形成されている。貫通孔１１ｂには、付勢ロッド４４の先端側部分が挿入されており、付勢ロッド４４の先端が固定部材１３に軸線方向において対向している。他方、付勢ロッド４４の軸線方向他端、即ち基端は、固定磁極４２に軸線方向において対向している。また、固定磁極４２及び付勢ロッド４４には、互いに対向する端面にばね受け用凹部４２ａ、４４ａが夫々形成されており、ばね受け用凹部４２ａ、４４ａの間に閉弁用ばね５が配置されている。

第２付勢ばねの一例である閉弁用ばね５は、制御用ばね１５とは別に設けられた圧縮コイルばねであり、圧縮された状態でばね受け用凹部４２ａ、４４ａの間に配置されている。これにより、付勢ロッド４４が軸線方向一方側に付勢される。また、付勢ロッド４４は、ガイド部材４３及びハウジング１１に軸線方向に相対移動可能に支持されている。これにより、付勢ロッド４４が閉弁用ばね５によって付勢されることにより、付勢ロッド４４の先端が固定部材１３の軸線方向他方側の端面に押し付けられている。

このように閉弁用ばね５が付勢ロッド４４を固定部材１３に押し付けることによって、閉弁用ばね５の付勢力が付勢ロッド４４及び固定部材１３を介して弁体１２に作用する。即ち、制御用ばね１５の付勢力に加えて閉弁用ばね５の付勢力が閉弁力として軸線方向一方に向かって弁体１２に作用する。これにより、制御用ばね１５だけで弁体１２を弁座２５に着座させる場合より大きな力で弁体１２を弁座２５に着座させることができる。即ち、弁通路２４の一次側空間の気密性を向上させることができる。

他方、補助用ソレノイド４は、閉弁用ばね５の付勢を解除することができる。即ち、補助用ソレノイド４は、ソレノイドコイル４１のコイル線４１ｃに電流が流されると固定磁極４２及び付勢ロッド４４を磁化する。これにより、付勢ロッド４４が閉弁用ばね５の付勢力に抗して固定磁極４２の方へと移動し、やがて付勢ロッド４４が固定磁極４２に吸着される。これにより、付勢ロッド４４が固定部材１３から離れ、弁体１２に作用する閉弁用ばね５の付勢を解除することができる。即ち、弁体１２に作用する閉弁力を小さくすることができる。そうすることで、閉弁用ばね５の付勢力が常時作用している場合に比べて小さな力で弁体１２を開位置の方へと動かすことができる。

＜電磁弁装置の動作＞
電磁弁装置１では、２つのソレノイド３，４に流す電流を止めている状態において、復帰用ばね３６の付勢力が押付ロッド３５を介して弁体１２に作用しており、それに伴って弁体１２が開位置の方へと押されている。また、弁体１２には、制御用ばね１５の付勢力が復帰用ばね３６の付勢力に抗するように作用しており、制御用ばね１５によって弁体１２が閉位置の方へと付勢されている。更に、閉弁用ばね５の付勢力もまた付勢ロッド４４を介して弁体１２に作用しており、それに伴って弁体１２が閉位置の方へ付勢されている。電磁弁装置１では、制御用ばね１５の付勢力がそれに抗する復帰用ばね３６の付勢力より大きく設定されている。それ故、制御用ばね１５の付勢力だけでも弁体１２の弁部１２ａを弁座２５に着座させて弁通路２４を閉じることが可能であるが、閉弁用ばね５の付勢力を弁体１２に更に与えることによってより大きな力で弁部１２ａを弁座２５に押し付けている。これにより、閉弁用ばね５がない場合に比べて弁通路２４をより強固に閉じることができ、弁通路２４の一次側空間の気密性を向上させることができる。

弁通路２４を開く場合には、まず図示しない制御装置から補助用ソレノイド４に電流を流す。そうすると、補助用ソレノイド４の固定磁極４２及び付勢ロッド４４が励磁され、付勢ロッド４４が閉弁用ばね５の付勢力に抗して固定磁極４２に吸着される。これにより、付勢ロッド４４が弁体１２から離れ、閉弁用ばね５による弁体１２への付勢が解除される。閉弁用ばね５による弁体１２への付勢が解除されることにより、弁部１２ａを弁座２５に押し付ける力が小さくなり、付勢が解除される前に比べて小さな力で弁体１２を開位置の方へと移動させることができる。このように閉弁用ばね５の付勢が解除されると、次に図示しない制御装置から制御用ソレノイド３に電流が流される。

制御用ソレノイド３に電流が流されると、流される電流の値に応じた励磁力が押付ロッド３５に作用し、制御用ソレノイド３は、この励磁力に復帰用ばね３６の付勢力を加えた押圧力により、制御用ばね１５の付勢力に抗して弁体１２を閉位置の方へと押して移動させる。これにより、弁体１２が開位置の方に移動し、弁通路２４が開かれる。この際、事前に補助用ソレノイド４によって閉弁用ばね５の付勢が解除されているので、制御用ばね１５の付勢力に抗するだけの力で弁体１２を動かして弁通路２４を開くことができる。それ故、弁通路２４を開ける際に必要な押圧力（より詳細には、励磁力）を小さくすることができ、制御用ソレノイド３の大型化を抑制することができる。

弁通路２４が開かれた後は、弁体１２は、圧力帰還室２６ｂの二次圧、制御用ばね１５の付勢力、及び制御用ソレノイド３の押圧力等、弁体１２に作用する力が釣り合う位置に移動し、弁体１２の位置に応じた開度で弁通路２４が開く。このように、圧力帰還室２６ｂの二次圧が弁体１２に作用し且つ弁体１２に作用する力が釣り合う位置に弁体１２が移動するように構成されているので、二次圧の変動に応じて弁体１２が移動して弁通路２４の開度を調整する。その結果、二次圧を、制御用ソレノイド３の押圧力に応じた一定圧力に保つことができる。

このように構成される電磁弁装置１では、一次側空間の気密性を向上させて一次側空間から二次側空間に流体が漏れ出ることを防ぐことができる。また、弁通路２４を開いて一次ポート２１から二次ポート２２に流体を流す際には、補助用ソレノイド４により弁体１２に作用する閉弁力を小さくすることができ、制御用ソレノイド３が大型化することを抑制することができる。

また、電磁弁装置１では、弁体１２に対して軸線方向一方側及び他方側に制御用ソレノイド３及び補助用ソレノイド４が夫々配置されている。これにより、電磁弁装置１がハウジング１１に対して軸線方向一方側又は他方側だけに延伸することを抑制することができる。

更に、電磁弁装置１では、補助用ソレノイド４としてＯＮ／ＯＦＦ型のソレノイドが採用されている。即ち、ソレノイドコイル４１に電流が流れると、固定磁極４２及び付勢ロッド４４が励磁し、付勢ロッド４４が固定磁極４２に吸着される。これにより、付勢ロッド４４が弁体１２から離れ、離れることで閉弁用ばね５の付勢が解除される。このように電磁弁装置１では、固定磁極４２が励磁して付勢ロッド４４を吸着することによって閉弁用ばね５の付勢を解除するように構成されているので、付勢解除時における補助用ソレノイド４の消費電力は、補助用ソレノイド４に電磁比例ソレノイドを採用した場合に比べて低く抑えることができる。また、補助用ソレノイド４によって閉弁用ばね５の付勢を解除することで、補助用ソレノイド４に第２付勢ばねの付勢を最大限小さくした（即ち、ゼロにした）状態で弁体を開位置の方に動かすことができる。

＜その他の実施形態＞
本実施形態の電磁弁装置１において、制御用ソレノイド３として電磁比例ソレノイドが採用されているが、必ずしも電磁比例ソレノイドである必要はない。例えば、補助用ソレノイド４と同様の機能を有するＯＮ／ＯＦＦ型の電磁ソレノイドが制御用ソレノイド３に採用されてもよい。なお、補助用ソレノイド４としては、プル型のソレノイドが採用されているが、制御用ソレノイド３では、プッシュ型のソレノイドが採用されている。即ち、制御用ソレノイド３としては、ＯＮ／ＯＦＦ型で且つプッシュ型のソレノイドが採用されてもよい。制御用ソレノイド３としてＯＮ／ＯＦＦ型のソレノイドが採用される場合、二次圧を調整することができなくなるが、一次側空間の気密性を向上させ且つ開弁する際の力が小さい電磁開閉弁装置を提供することができる。また、補助用ソレノイド４に関しても、制御用ソレノイド３と同様の機能を有する電磁比例ソレノイドを採用してもよく、この場合には、プル型の電磁比例ソレノイドが補助用ソレノイド４として採用される。

また、補助用ソレノイド４は、必ずしもＯＮ／ＯＦＦ型のソレノイドである必要はなく、制御用ソレノイド３と同様の機能を有する電磁比例ソレノイドを採用してもよい。この場合には、補助用ソレノイド４によって閉弁用ばね５の付勢力を調整するように小さく（ゼロにすることも含む）することができる。これによっても、弁体１２に作用する閉弁力を小さくすることができ、制御用ソレノイド３が大型化することを抑制することができる。

また、電磁弁装置１では、制御用ソレノイド３及び補助用ソレノイド４がハウジング１１の軸線方向一方側及び他方側に夫々配置されているが、制御用ソレノイド３及び補助用ソレノイド４は、ハウジング１１の軸線方向一方側又は他方側のいずれか一方に偏って配置されてもよい。この場合には、配置されていない側において構成が延伸されることを防ぐことができる。このように、２つのソレノイド３，４を偏らせて配置することも可能であり、電磁弁装置１が配置される領域のレイアウトに応じて電磁弁装置１の形状を変えて構成することができる。なお、制御用ソレノイド３がハウジング１１の軸線方向他方側に配置される場合には、制御用ソレノイド３としてプル型のソレノイドが用いられる。また、補助用ソレノイド４がハウジング１１の軸線方向一方側に配置される場合には、補助用ソレノイド４としてプッシュ型のソレノイドが採用される。

更に、電磁弁装置１では、ハウジング１１の軸線方向他端部に補助用ソレノイド４が取り付けられているが、ハウジング１１内に内蔵してもよい。この場合には、補助用ソレノイド４を電磁比例ソレノイドとして構成すると共に、弁体１２を取り巻くように磁性材料からなる付勢ロッド４４が配置される。補助用ソレノイド４は、例えば弁体１２の中間部分と付勢ロッド４４を囲むように配置される。補助用ソレノイド４は、そこに電流を流すことによって付勢ロッド４４を励磁させ、流される電流の値に応じた励磁力によって軸線方向他方に付勢ロッド４４を吸引する。このように構成することで、ハウジング１１に補助用ソレノイド４を内蔵することができる。

また、復帰用ばね３６の付勢力が制御用ばね１５の付勢力よりも大きくなるように設定されてもよい。この場合、閉弁用ばね５の付勢が解除される共に弁通路２４が開く。また、制御用ばね１５は、必ずしも空間２６に配置されている必要はなく、空間２６より弁部１２ａ側に配置されてもよい。

更に、電磁弁装置１では、開弁時において、補助用ソレノイド４を作動させてから制御用ソレノイド３を作動させるようになっているが、例えば、補助用ソレノイド４と制御用ソレノイド３とが同時に作動させてもよく、また、補助用ソレノイド４を作動させる前に制御用ソレノイド３を作動させるようにしてもよい。なお、制御用ソレノイド３を作動させる前に補助用ソレノイド４を作動させることによって、制御用ソレノイド３及び補助用ソレノイド４に対して始動電流を流すタイミングをずらすことができ、電磁弁装置１を作動させる際に必要な電流のピークを抑えることができる。

１ 電磁弁装置
３ 制御用ソレノイド
４ 補助用ソレノイド
５ 閉弁用ばね（第２付勢ばね）
１１ ハウジング
１２ 弁体
１５ 制御用ばね（第１付勢ばね）
２１ 一次ポート
２２ 二次ポート
２４ 弁通路
４１ ソレノイドコイル
４２ 固定磁極
４４ 付勢ロッド（可動鉄心）

Claims (6)

1. 一次ポートと二次ポートとを繋ぐ弁通路を有するハウジングと、
   前記ハウジング内に設けられ、前記弁通路を閉じる閉位置と前記弁通路を開く開位置との間で移動して前記弁通路を開閉する弁体と、
   前記弁体を前記閉位置の方に付勢する第１付勢ばねと、
   電流が流されると、前記第１付勢ばねの付勢力に抗して前記弁体を前記開位置の方へと移動させる制御用ソレノイドと、
   前記第１付勢ばねと別に設けられ、前記弁体を前記閉位置の方に付勢する第２付勢ばねと、
   電流が流されると、前記弁体に対する前記第２付勢ばねの付勢を小さくする補助用ソレノイドとを有する、電磁弁装置。
2. 前記補助ソレノイドは、前記弁体に対する前記第２付勢ばねの付勢を解除するようになっている、請求項１に記載の電磁弁装置。
3. 前記弁体は、所定方向に延在し、
   前記制御用ソレノイドは、前記弁体の前記所定方向一方側に位置し、前記弁体を前記所定方向他方側に押して前記開位置の方に移動させ、
   前記第２付勢ばねは、前記弁体を前記所定方向一方側に付勢して前記閉位置の方に移動させ、
   前記補助用ソレノイドは、前記弁体の前記所定方向他方側に位置し、前記弁体から離されて前記第２付勢ばねの付勢を解除する、請求項２に記載の電磁弁装置。
4. 前記補助用ソレノイドは、固定磁極と、可動鉄心である付勢ロッドと、ソレノイドコイルとを有し、
   前記付勢ロッドは、前記固定磁極に対して前記閉位置の方に離して配置され且つ前記第２付勢ばねに付勢されて前記弁体を前記閉位置の方に押すようになっており、
   前記ソレノイドコイルは、電流が流されると、前記付勢ロッドを励磁させて前記固定磁極に前記付勢ロッドを吸着させて付勢を解除するようになっている、請求項２又は３に記載の電磁弁装置。
5. 前記制御用ソレノイドは、そこに流された電流の値に応じた励磁力で前記弁体を押す電磁比例ソレノイドである、請求項４に記載の電磁制御装置。
6. 前記第２付勢ばねは、前記付勢ロッド及び前記固定磁極との間に配置されている、請求項４又は５に記載の電磁弁装置。